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贡献者：sean2008 浏览：1931次 创建时间：2009-08-18
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真空的单词为vacuum，按其词源本义是虚空，即一无所有的空间；按现代物理的观点，真空不空，其中包含着极为丰富的物理内容。一种说法是当容器中的压力低于大气压力时，把低于大气压力的部分叫做真空，而容器内的压力叫绝对压力。另一种说法是，凡压力比大气压力低的容器里的空间都称做真空。真空有程度上的区别：当容器内没有压力即绝对压力等于零时，叫做完全真空，其余叫做不完全真空。
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1 历史发展
2 特点介绍
3 性质介绍
4 利用技术
5 相关词条
6 相关链接
真空-历史发展
真空负压安全阀
人类关于真空的认识经历了几次根本的变革和反复。古希腊德谟克利特的原子论认为所有的物质都是由原子组成，原子之外就是虚空。17世纪R.笛卡儿提出以太漩涡说，认为空间充满了以太，并用以说明行星的运动。牛顿建立以运动三定律和万有引力定律为基石的牛顿力学，成功地解决了行星绕日运动问题，引力被认为是超距作用的，无需以太作为传递媒介，从而否定了以太论。
19世纪发现光的波动性，认为波的传播必须依靠介质，特别是后来发现了电磁场的波动性，以太论再度兴起，认为宇宙中不论何时何地，任何物体内无不充满了以太，光和电磁波被解释为以太的机械振动。后来虽然在观念上有所变化，把光和电磁波看成电磁场的振动，但以太仍然保留着某种绝对的性质，它可以看成是描述万物运动的绝对静止的参考系。19世纪末20世纪初各种试图探测地球相对于以太运动速度的实验均告失败，爱因斯坦建立狭义相对论，再次否定了这种作为绝对静止以太的存在。当爱因斯坦在用场论观点研究引力现象时，已经认识到空无一物的真空观念是有问题的，他曾提出真空是引力场的某种特殊状态的想法。
首先给予真空崭新物理内容的是P.A.M.狄拉克。狄拉克于1930年为了摆脱狄拉克方程负能解的困境，提出真空是充满了负能态的电子海。当负能态的电子吸收了足够的能量跃迁到正能态成为普通电子时，电子海中才能留下可观测的空穴，即正电子。从体系的能量角度考查，这种情况比只有电子海的真空状态要高，因此真空就是能量最低的状态。从现代量子场论的观点看，每一种粒子对应于一种量子场，粒子就是对应的场量子化的场量子。当空间存在某种粒子时，表明那种量子场处于激发态；反之不存在粒子时，就意味着场处于基态。因此，真空是没有任何场量子被激发的状态，或者说真空是量子场系统的基态。
关于真空的近代认识不再是哲学上的思辨，而是可通过实验来检验的。有不少现象都需要用真空的近代观念予以说明。例如氢原子能级的兰姆移位和电子的反常磁矩，实验上已经以非常高的精度证实了真空极化的效应；高能正负电子对撞湮没为高能光子，反之高能光子可使真空激发出大量的粒子，也是很好的明证。对于真空的认识尚属初级探索阶段，物理学家还在探索真空自发破缺和真空相变等问题，必将推动物理学的进一步发展。
真空-特点介绍
真空瓶
在真空科学中，真空的含义是指在给定的空间内低于一个大气压力的气体状态。人们通常把这种稀薄的气体状态称为真空状况。这种特定的真空状态与人类赖以生存的大气在状态相比较，主要有如下几个基本特点：
（1）真空状态下的气体压力低于一个大气压，因此，处于地球表面上的各种真空容器中，必将受到大气压力的作用，其压强差的大小由容器内外的压差值而定。由于作用在地球表面上的一个大气压约为101325N/m2，因此当容器内压力很小时，则容器所承受的大气压力可达到一个大气压。
（2）真空状态下由于气体稀薄，单位体积内的气体分子数，即气体的分子密度小于大气压力的气体分子密度。因此，分子之间、分子与其他质点（如电子、离子等）之间以及分子与各种表面（如器壁）之间相互碰撞次数相对减少，使气体的分子自由程增大。
物理真空
本指没有任何实物粒子存在的空间，但什么都没有的空间是不存在的。而假设你把一个空间的气体都赶跑，会发现还是不时有基本粒子在真空中出现又消失，无中生有。物理上的真空实际上是一片不停波动的能量之海。当能量达到波峰，能量转化为一对对正反基本粒子，当能量达到波谷，一对对正反基本粒子又相互湮灭，转化为能量。
工业真空
工业上的真空指的是气压比一标准大气压小的气体空间，是指稀薄的气体状态，又可分为高真空、中真空和低真空，地球以及星球中间的广大太空就是真空。一般是用特制的抽气机得到真空的。它的气体稀薄程度用真空计测定，现在已能用分子抽气机和扩散抽气机得到0.0000000001大气压的高真空。真空在科学技术，电真空仪器，电子管和其他电子仪器方面，都有很大用途。
正负电子对撞机
正负电子对撞机的作用绝不仅仅是一对正负电子相撞产生光子和能量那么简单，一对光子也可以相撞产生一对正负质子之类，而相撞使相撞所处的那部分真空可以激发到高能态，可以产生更多各式各样的基本粒子，为研究宇宙的起源和组成服务。
真空-性质介绍
真空具有如下性质：
太空中的真空
1、空非无，并非什么都没有，它是所有粒子共同的基态，可以这么说，粒子就被激发的真空，真空就是未被激发的粒子，粒子的存在就体现于可以被作用，或者更确切的说，粒子就是一种作用，如果粒子不能被作用，那么就可以说它是真空，任何脱离真空的所谓绝对的孤立的粒子是不存在的，真空时刻都处于一种动态的平衡中，粒子的每一个变化都离不开与真空的互动，粒子和真空的互动是无时无刻都在进行中的，任何绝对静止的物质是不存在的，粒子的本质在于自身的空性。
2、真空存在极性,因此说真空是不对称的。但这种不对称是相对局部的，在相对整体上又是对称的，如此的循环嵌套构成了真空的这个性质。
3、真空的每个局部具备了真空的全体性质。大和小是相对而言的。时间也是相对于空间而言的，时间不能脱离了具体的空间而单独的存在。
真空-利用技术
真空和微重力环境利用技术
太空中的真空
航天器轨道飞行提供的真空和微重力环境，是一个宝库，为人们提供了地面上难以获得的科学实验和生产工艺条件，进行地面上难以进行的科学实验，生产地面上难以生产的材料、工业产品和药物。真空和微重力环境是一种宝贵的资源。高真空或超高真空提供一种超洁净条件。微重力则提供一种重力影响很微弱的极端物理条件。
如由重力引起的自然对流基本消除，扩散过程成为主要因素；流体中的浮力基本消失，不同液体密度引起的组分分离和沉浮现象消失，液体仅由表面张力约束；润湿和毛细现象加剧；流体静压消失。总之，由重力引起的不利因素几乎消除。利用这些非常理想的环境，可以开展微重力技术物理、微重力生物学和微重力生命科学的研究，进行加工工艺试验和生产制造，以及其它微重力应用的试验研究。
在高真空和微重力环境中进行生命和生物科学实验，不会有有机物污染，发生混入或测定错误，细菌等实验用的微生物不会到处扩散，十分安全。在零重力或微重力条件下，可进行无容器冶炼，这不会有任何杂质混入，可以获得高品质的合金；可将不同比重的金属或非金属均匀地混合，获得新型合金材料；可以克服地面加工存在的组分过冷起伏和密度大等缺陷，生长出高质量、大直径的单晶体砷化镓等半导体材料；可以生产百分之百圆度的滚珠轴承等圆球工业产品，而在地面上，由于重力的影响，滚珠轴承等总不是真正的球形。
太空制药是真空和微重力环境利用的重要方面。在地面上制药，由于地球重力作用，培养物会发生沉淀，处在沉淀中的微生物会因缺氧而死亡；如输氧搅拌，所形成的低压小气泡又会破坏细胞；如加防泡剂，则会降低氧的溶解度，有碍微生物的繁殖，形成恶性循环。
而在微重力环境中，培养物液体中含有大量的气泡，也不会沉淀，微生物可随时获得氧气，生长速度比地面快一倍以上。可高效率、高纯度地制造许多药物，如治疗烧伤的表皮生长素、治疗贫血的红血球生长素、防治病毒感染的免疫血清、治疗肺气肿的胰蛋白酶抑制素、治疗血栓的尿激酶、治疗血友病的抗溶血因子8、治疗糖尿病的β细胞、治疗癌症的干扰素等40多种。主要的制药方法是电泳法，将组分不同的混合物在直流电场作用下精确地分离成不同成份。其设备第一代为静态电泳仪，第二代为连续流动电泳仪。
真空在输运、吸引、起吊及真空造型等设备中的应用
科学家在真空中
真空输运、吸引及起吊设备、都是利用真空与大气间存在压力差所产生的力来做功的。由于这种机械能存在着压强处处均匀的特点，因此可绝对密接地施加到任何形状的平面上。目前、这些真空设备大多用在吸鱼、粮食、面粉、煤粉、烟草、水泥、泥浆、纸浆、粉状矿物粉状化工产品，水泥地板，预制板、机场及公路水泥跑的快速吸干、车间起吊、机床夹具，玻璃装运，吸乳、吸尘。人工流产吸引胎儿：吸痰、吸胸膜积水、脓液、吸肠以及吸引原子弹爆炸所产生的辐射尘埃等生产作业中。这些设备均具有结构简单，易于操作维护、运输、起吊吸引过程中无震动、生产效率高、运送易损坏物件安全可靠、对环境无污染等特点。因此具有广阔的应用范围和前景。
真空造型也是利用压差力的一个重要方面，在立体军用地图、盲人书籍、示数摸型、高级陶瓷、混凝土予制件、电冰箱洗衣机板件、玩具、复制浮雕和文物、行波管和返波管中的细旋支柱成形、质谱仪中分析室以及微波系统的波导制作方面、都广泛的采用了这一技术。
真空力学应用的另一个领域是真空过滤和真空浸渍。在化工，制糖，水泥等工业部门已开始大量采用的连续真空过滤、很容易将粘度大的悬浮液利用压差力的作用、通过微细筛孔而将其悬浮液中的液体与固体分离。在染料工业中利用真空过滤法可以大量节省棉布。真空浸渍是把片状或纤维状的疏松物质，进行先抽真空，再在液体中浸渍充填一些新的物质的一种新型工艺。这种工艺用在含油轴承、鱼网纤维、皮革、非电解电容，变压器、电动机定子线圈等产品上已经显著的提高了产品质量。此外这种工艺对疏松劣质木材进行聚脂树脂浸，对铅笔木进行蜡类浸渍使其改变原有的天然性能达到化劣质为优质的目的、并已达到了予期的效果。
真空在电真空器件中的应用
由于各种电真空器件的工作原理是基于电场、磁场来控制电子在空间的运动借以达到放大、振荡、显示图象等目的。因此避免电子与气体分子间的碰撞，保证电子在空间的运动规律，防止发射热电子的阴极氧化中毒，把电子器件内抽成不同电真空器件所要求的不同真空度、保证电子器件的正常工作，是绝对必要的。
在电真空工业中所生产的电真空器件主要有各种电子管(整流管、发射管、收信管、速调管、行波管、磁控管、光电管等)；各种离子管(泵弧整流管、引燃管、计数管、闸流管、噪音管、雷达电线开关等)；各种电子束管(示波管、摄象管、显象管、x光管、变象管等)；各种电光源管(照明灯，光谱灯、仪器用灯等)以及中子管、电子衍射仪、电子显微镜、x光显微镜，各种粒子加速器、质谱仪、核辐射谱仪、气体激光器以及利用真空中电子束进行除气、熔炼、区域提纯、难熔金属和介质的熔化和钻孔，开槽切割、放射性同位素的蒸发，难熔金属的焊接等许多方面。这些电子器件及工艺，在近代科学和近代大工业生产中所起的作用是不言而喻的。
真空的最新研究动态
真空反重力（反引力）效应的发现
1998年（xi’an）一位学者（zhang zhe）发现：若是给一根约14米高的pvc透明塑料管内灌满水银后封堵两处端口后，将底处端口按插入一个装满水的水槽的水面以下部位，打开底处端口后发现水槽的水伴随着管内水银的不断下降自己本身在没有耗费任何能源和作用力的前提下，竟然克服地球重力作用顺着透明塑料管内逆反着引力方向一直攀升到14米的塑料管内顶端。这个现象具有化时代意义！它意味着：一方面反证了将大气压强作为真空管中液体水攀升的原因是错误的！更为重要和有意义的是另一方面证实了被人们认为是一无所有的、空无、虚无的真空其实具备一种反重力、反引力作用力！也正是这种人类还未发现的反重力、反引力作用力促使真空管中液体水能够克服重力作用逆反引力方向向上攀升。
万有引力本源于真空力效应
万有引力的本源是什么？这个问题曾使牛顿、爱因斯坦等物理学大师百思不得其解，直至他们逝世也没有弄明白万有引力是如何产生的，这不仅给自己留下一个千古遗恨也给后人留下了一个“千古之谜”。现在只要我们运用“真空力论”去看待、解答引力起源问题，引力起源之谜就显得非常简单、非常明了。万有引力原来只是真空力的一种影力！
暗能量与真空力
1998年，国际界两个天体科研小组分别、独立的都发现了一种特别的天体现象-----星系在加速膨胀现象，根据这个特别的天体现象科学家们推测：在宇宙当中的确应该还存在着一种不同于目前已知的四种基本作用力另外一种基本作用力！这种作用力同前四种作用力最大的区别就在于：前四种作用力所产生的力都是正压力即引力作用，而这种作用力恰恰相反其所产生的力不是正压力而是一种负压力即斥力作用，前四种作用力全部依赖于物质质量而存在，而这种作用力则完全可以脱离物质质量而独立存在！其还有一个最大的特征：就是可以克服重力而产生一种反引力作用力！通俗一点就是说：重力可以促使物质体向人们脚下的方向运动，而这种作用力则恰恰相反它可以促使物质体向人们头顶方向运动。由于这种力的特别和特殊性，人们对它的载体无法用物质这个概念来描述和定义，故此称这种作用力的载体为“暗能量”。
可见“暗能量”自发现之日起就是以一种反引力、反重力作用力的面貌出现的，即“暗能量”其实就是一种具有反重力反引力作用力的作用力。
真空的反重力反引力效应的发现也就证明了，科学界一直在苦苦寻找的“暗能量”其实也就是我们所熟悉的真空。
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